BDM attenuates β-adrenergic response of cardiac L-type Ca2+ current

J Pharm Pharmacogn Res 4(6): 206-216, 2016.

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2,3-Butanedione monoxime attenuates the β-adrenergic response of the L-type Ca2+ current in rat ventricular cardiomyocytes

[La 2,3-butanodiona monoxima atenúa la respuesta β-adrenérgica de la corriente de Ca2+ tipo L en cardiomiocitos ventriculares de rata]

Julio Alvarez-Collazo1,2,#, Ana Iris López-Medina1,#, Loipa Galán-Martínez1, Julio L. Alvarez1*

1Laboratorio de Electrofisiología. Instituto de Cardiología y Cirugía Cardiovascular. Paseo y 17, Vedado, CP 10400, La Habana. Cuba.
2Laboratory of Ion Channel Research and TRP Research Platform Leuven, Department of Cellular and Molecular Medicine, KU Leuven, Leuven, Belgium.
#Both authors contributed equally

*E-mail: alvarezj@infomed.sld.cu

Abstract

Context: 2,3-Butanedione monoxime (BDM), an uncoupler of cardiac contraction, is commonly used in enzymatic dissociations to prevent hypercontraction of cardiomyocytes and in cardioplegic solutions to decrease oxygen demand during surgery. However, BDM affects multiple cellular systems including the L-type Ca2+ current (ICaL). If its phosphatase activity is the mechanism underlying the decrease ICaL in cardiomyocytes is a still unresolved question.

Aims: To study the effects of BDM on ICaL of rat ventricular cardiomyocytes focusing our attention on the response of ICaL to β-adrenergic stimulation.

Methods: The whole-cell patch-clamp method was used to study ICaL in enzymatically dissociated rat ventricular cardiomyocytes.

Results: Extracellular BDM (5 mM) decreased peak ICaL by ≈45%, slowed its fast inactivation but accelerated its slow inactivation. Cardiomyocytes incubated in BDM (≥ 30 min; 5 mM) perfused with normal extracellular solution, showed normal ICaL properties. However, extracellular BDM (in cardiomyocytes incubated in BDM or not) markedly reduced the response of ICaL to isoproterenol (1 µM). BDM also strongly attenuated the increase of ICaL in cardiomyocytes intracellularly perfused with cyclic AMP (50 µM).

Conclusions: The decrease of basal ICaL by BDM is not related to its dephosphorylation action. Its effect on the Ca2+ channel occurs most probably in a site in the extracellular side or within the sarcolemmal membrane. Due to its phosphatase action, BDM strongly attenuates the response of ICaL to β-adrenergic stimulation. These actions of BDM must be taken into account both for its use in the dissociation of cardiomyocytes and in cardioplegic solutions and myocardial preservation.

Keywords: 2,3-butanedione monoxime; calcium channels; cardiomyocytes; myocardial preservation; patch-clamp.

Resumen

Contexto: La 2,3-butanodiona monoxima (BDM), un desacoplador de la contracción cardíaca, es comúnmente utilizada en la disociación enzimática para prevenir la hipercontracción de los cardiomiocitos y en soluciones de cardioplejia para reducir la demanda de oxígeno durante la cirugía. No obstante, la BDM reduce la corriente de Ca2+ tipo L (ICaL) pero su mecanismo de acción no ha sido dilucidado definitivamente.

Objetivos: Estudiar los efectos de la BDM sobre ICaL de cardiomiocitos ventriculares de rata, centrando la atención en la respuesta de ICaL al isoproterenol (ISO).

Métodos: Se utilizó la técnica de patch-clamp para registrar ICaL en cardiomiocitos ventriculares de rata disociados enzimáticamente.

Resultados: La BDM extracelular (5 mM) redujo ICaL en ≈45% y modificó su inactivación rápida. Los cardiomiocitos incubados en BDM (≥ 30 min; 5 mM) y perfundidos con solución extracelular normal, mostraron ICaL normales. No obstante, la BDM extracelular (en cardiomiocitos incubados en BDM o no incubados), redujo marcadamente la respuesta de ICaL al ISO (1 µM). La BDM atenuó fuertemente el aumento de ICaL en cardiomiocitos perfundidos intracelularmente con AMP cíclico.

Conclusiones: La reducción de ICaL basal por BDM no está relacionada a su actividad desfosforiladora. Su efecto sobre el canal de Ca2+ ocurre probablemente en un sitio extracelular. Debido a su acción como fosfatasa, la BDM atenúa fuertemente la respuesta de ICaL al ISO. Estas acciones de la BDM deben ser consideradas tanto para su utilización en la disociación de cardiomiocitos como en las soluciones de cardioplejia y la preservación miocárdica.

Palabras Clave: 2,3-butanodiona monoxima; canales de calcio; cardiomiocitos; patch-clamp; preservación miocárdica.

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Citation Format: Álvarez-Collazo J, López-Medina AI, Galán-Martínez L, Álvarez JL (2016) 2,3-Butanedione monoxime attenuates the β-adrenergic response of the L-type Ca2+ current in rat ventricular cardiomyocytes. J Pharm Pharmacogn Res 4(6): 206-216.

© 2016 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)